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计算题可以较好地考查学生的独立思考能力、逻辑推理与信息加工处理能力,发展学生的科学思维,因此在生物高考试题中占有一定的比重。此类题目的解答主要分三个步骤:寻找原理→理清关系→准确计算。只要将这三个步骤牢记于心,融会贯通,便能拿到解决计算题的“通关密钥”。
光合作用与细胞呼吸的综合计算
【例1】科研人员用茶树离体叶片测定了净光合速率、气孔导度(指单位时间、单位面积叶片通过气孔的气体量)的变化,结果如图1所示。下列相关叙述错误的是( )
A. 4 min时,光合作用消耗的CO2来自外界环境和线粒体
B. 16 min时产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体
C.与8 min时相比,4 min时叶绿体中的三碳化合物含量较高
D. 0—4 min内,叶肉细胞净光合速率下降可能由暗反应速率下降所致
【答案】B
【解析】实验开始4 min时,净光合速率大于0,说明光合速率大于呼吸速率,光合作用需要的CO2一部分来自线粒体,一部分来自细胞外,A正确;16 min时,光合作用和细胞呼吸同时进行,产生ATP的场所为叶绿体类囊体、细胞质基质和线粒体,B错误;4—8 min期间,气孔导度下降,导致CO2供应减少,叶肉细胞净光合速率下降,但4 min时净光合速率大于8 min时的净光合速率,所以4 min时叶绿体中的三碳化合物含量较高,C正确;在最初的0—4 min内,叶肉细胞净光合速率下降的主要原因是气孔导度的下降,减少了CO2的供应,D正确。
【解题归纳】光合作用与细胞呼吸的综合计算是高考的重点和难点,考查形式包括曲线图、柱形图、装置图、流程图、过程图等。考生需掌握真正光合作用与表观光合作用的含义、关系及表示方法。总光合速率又称真正光合速率,表示方法有O2产生速率、CO2固定(或消耗)速率、有机物产生(或制造、生成)速率;净光合速率又称表观光合速率,表示方法有O2释放速率、CO2吸收速率、有机物积累速率;呼吸速率表示方法有黑暗中O2吸收速率、黑暗中CO2释放速率、有机物消耗速率。总光合速率=净光合速率+呼吸速率。植物叶肉细胞进行光合作用吸收CO2的同时,还进行细胞呼吸释放CO2,所以测定的CO2的吸收量并不是真正光合速率,而是净光合速率。一昼夜有机物的积累量(用CO2量表示)=白天从外界吸收的CO2量-晚上细胞呼吸释放的CO2量=净光合速率×光照时间-呼吸速率×黑暗时间。
DNA结构和复制的数量计算
【例2】某含15N标记的双链DNA分子含有400个碱基,腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的30%;其中的一条链上腺嘌呤有20个,下列表述正确的是( )
A.该DNA分子中的碱基排列方式共有2004种
B.该DNA分子连续复制2次,需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸420个
C.该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C= 1∶2∶3∶4
D.该DNA分子在14N的培养基连续复制2次,含15N标记的DNA分子占25%
【答案】B
【解析】该双链DNA分子含有400个碱基,即200對碱基,因为碱基的数量有所限定,所以碱基的排列方式少于2004种,A错误;该DNA分子中鸟嘌呤脱氧核苷酸为400×(1-30%)×=140个,该DNA分子连续复制两次,需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸=(22-1)×140=420个,B正确;该DNA分子中,A+T之和占全部碱基的30%,所以A+T=400×30%=120个,则G+C=400-120=280个,又因为双链DNA分子中A=T,G=C,所以4种碱基的比例为A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7,C错误;含15N标记的双链DNA分子在含有14N的培养基中连续复制2次,共产生4个双链DNA分子,其中含15N标记的DNA分子有2个,占总数的50%,D错误。
【解题归纳】解决DNA分子中有关碱基比例的计算问题有以下三个步骤:首先,看清题中已知的和所求的碱基比例占的是整个DNA分子碱基的比例,还是占DNA分子一条链上碱基的比例。其次,画一个DNA分子模式图,并在图中标出已知的和所求的碱基。最后,根据碱基互补配对原则及其规律进行计算,尤其要掌握双链DNA分子中,非互补碱基之和占全部碱基比例的50%。除此之外,还需要注意以下几点:①除DNA末端的两个脱氧核糖外,其余每个脱氧核糖都连接着2个磷酸,每个DNA片段中,游离的磷酸基团有2个;②区别“DNA复制了n次”和“第n次复制”,前者包括所有的复制,后者只包括第n次的复制;③看清碱基的单位是“对”还是“个”;④在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子只有两个;⑤注意看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”,是“含”还是“只含”等关键词,以免粗心错答。
遗传概率的计算
【例3】图2是某单基因遗传病相关的系谱图,图3是对该家系中1—4号个体进行相关基因检测(先以某种限制酶切割样品DNA,再进行电泳)得到的电泳结果图(电泳时不同大小的DNA片段移动速率不同),已知编号a对应的样品来自4号个体。下列相关叙述错误的是( )
A.根据图2可确定该病属于常染色体隐性遗传病
B.Ⅱ5一定是杂合子,Ⅲ8与Ⅱ5基因型相同的概率为
C.结合图2和图3分析,可知致病基因内部存在相关限制酶的1个切点
D.Ⅲ9与该病基因携带者结婚,生一个正常男孩的概率为
【答案】B
【解析】1号和2号都正常但所生女儿4号患病,说明该病属于常染色体隐性遗传病;相关基因用A,a表示,根据系谱图推导出5号的基因型为Aa,8号的基因型及概率为AA或Aa,因此两者相同的概率为;根据编号a对应的样品来自4号个体,且有两个条带,说明致病基因内部存在相关限制酶的1个切点;9号的基因型及概率同样为AA或Aa,他与一个携带者(Aa)结婚,所生孩子患病的概率为×=,所以生一个正常孩子的概率为1-=,生一个正常男孩的概率为×=。
光合作用与细胞呼吸的综合计算
【例1】科研人员用茶树离体叶片测定了净光合速率、气孔导度(指单位时间、单位面积叶片通过气孔的气体量)的变化,结果如图1所示。下列相关叙述错误的是( )
A. 4 min时,光合作用消耗的CO2来自外界环境和线粒体
B. 16 min时产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体
C.与8 min时相比,4 min时叶绿体中的三碳化合物含量较高
D. 0—4 min内,叶肉细胞净光合速率下降可能由暗反应速率下降所致
【答案】B
【解析】实验开始4 min时,净光合速率大于0,说明光合速率大于呼吸速率,光合作用需要的CO2一部分来自线粒体,一部分来自细胞外,A正确;16 min时,光合作用和细胞呼吸同时进行,产生ATP的场所为叶绿体类囊体、细胞质基质和线粒体,B错误;4—8 min期间,气孔导度下降,导致CO2供应减少,叶肉细胞净光合速率下降,但4 min时净光合速率大于8 min时的净光合速率,所以4 min时叶绿体中的三碳化合物含量较高,C正确;在最初的0—4 min内,叶肉细胞净光合速率下降的主要原因是气孔导度的下降,减少了CO2的供应,D正确。
【解题归纳】光合作用与细胞呼吸的综合计算是高考的重点和难点,考查形式包括曲线图、柱形图、装置图、流程图、过程图等。考生需掌握真正光合作用与表观光合作用的含义、关系及表示方法。总光合速率又称真正光合速率,表示方法有O2产生速率、CO2固定(或消耗)速率、有机物产生(或制造、生成)速率;净光合速率又称表观光合速率,表示方法有O2释放速率、CO2吸收速率、有机物积累速率;呼吸速率表示方法有黑暗中O2吸收速率、黑暗中CO2释放速率、有机物消耗速率。总光合速率=净光合速率+呼吸速率。植物叶肉细胞进行光合作用吸收CO2的同时,还进行细胞呼吸释放CO2,所以测定的CO2的吸收量并不是真正光合速率,而是净光合速率。一昼夜有机物的积累量(用CO2量表示)=白天从外界吸收的CO2量-晚上细胞呼吸释放的CO2量=净光合速率×光照时间-呼吸速率×黑暗时间。
DNA结构和复制的数量计算
【例2】某含15N标记的双链DNA分子含有400个碱基,腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的30%;其中的一条链上腺嘌呤有20个,下列表述正确的是( )
A.该DNA分子中的碱基排列方式共有2004种
B.该DNA分子连续复制2次,需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸420个
C.该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C= 1∶2∶3∶4
D.该DNA分子在14N的培养基连续复制2次,含15N标记的DNA分子占25%
【答案】B
【解析】该双链DNA分子含有400个碱基,即200對碱基,因为碱基的数量有所限定,所以碱基的排列方式少于2004种,A错误;该DNA分子中鸟嘌呤脱氧核苷酸为400×(1-30%)×=140个,该DNA分子连续复制两次,需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸=(22-1)×140=420个,B正确;该DNA分子中,A+T之和占全部碱基的30%,所以A+T=400×30%=120个,则G+C=400-120=280个,又因为双链DNA分子中A=T,G=C,所以4种碱基的比例为A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7,C错误;含15N标记的双链DNA分子在含有14N的培养基中连续复制2次,共产生4个双链DNA分子,其中含15N标记的DNA分子有2个,占总数的50%,D错误。
【解题归纳】解决DNA分子中有关碱基比例的计算问题有以下三个步骤:首先,看清题中已知的和所求的碱基比例占的是整个DNA分子碱基的比例,还是占DNA分子一条链上碱基的比例。其次,画一个DNA分子模式图,并在图中标出已知的和所求的碱基。最后,根据碱基互补配对原则及其规律进行计算,尤其要掌握双链DNA分子中,非互补碱基之和占全部碱基比例的50%。除此之外,还需要注意以下几点:①除DNA末端的两个脱氧核糖外,其余每个脱氧核糖都连接着2个磷酸,每个DNA片段中,游离的磷酸基团有2个;②区别“DNA复制了n次”和“第n次复制”,前者包括所有的复制,后者只包括第n次的复制;③看清碱基的单位是“对”还是“个”;④在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子只有两个;⑤注意看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”,是“含”还是“只含”等关键词,以免粗心错答。
遗传概率的计算
【例3】图2是某单基因遗传病相关的系谱图,图3是对该家系中1—4号个体进行相关基因检测(先以某种限制酶切割样品DNA,再进行电泳)得到的电泳结果图(电泳时不同大小的DNA片段移动速率不同),已知编号a对应的样品来自4号个体。下列相关叙述错误的是( )
A.根据图2可确定该病属于常染色体隐性遗传病
B.Ⅱ5一定是杂合子,Ⅲ8与Ⅱ5基因型相同的概率为
C.结合图2和图3分析,可知致病基因内部存在相关限制酶的1个切点
D.Ⅲ9与该病基因携带者结婚,生一个正常男孩的概率为
【答案】B
【解析】1号和2号都正常但所生女儿4号患病,说明该病属于常染色体隐性遗传病;相关基因用A,a表示,根据系谱图推导出5号的基因型为Aa,8号的基因型及概率为AA或Aa,因此两者相同的概率为;根据编号a对应的样品来自4号个体,且有两个条带,说明致病基因内部存在相关限制酶的1个切点;9号的基因型及概率同样为AA或Aa,他与一个携带者(Aa)结婚,所生孩子患病的概率为×=,所以生一个正常孩子的概率为1-=,生一个正常男孩的概率为×=。